温室气体排放导致全球变暖问题日益成为全球关注的焦点。研究认为，农田生态系统是重要的温室气体排放源。甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、二氧化碳（CO₂）是三种典型的温室气体。稻田湿地系统中CH₄排放量所占份额极高，田间干湿交替处理则会增加N₂O的排放；而冬小麦N₂O排放量也占到了重要份额；农业土壤中的有机质经微生物分解后，碳素也多以CO₂的形式释放入大气。本研究在上海市郊区设置试验田，以大田条件下的稻麦轮作农田生态系统为研究对象，通过对CH₄、N₂O和CO₂排放的长期连续观测，研究了温室气体排放的时间变化规律；探讨了各个影响因子特别是灌溉及降水引起的干湿交替以及施肥管理等对温室气体排放的影响；将温室气体排放与农田碳（C）、氮（N）循环过程相结合，估算出了气体排放总量，并进行了农田生态系统的N平衡分析；建立了农田温室气体排放的半经验模型，并与实测值相互验证。在作物的生长季尺度下，稻季CH₄、N₂O和CO₂均以排放为主；在麦季，N₂O和CO₂以排放为主，CH₄通量较小。正常水肥管理条件下（以施肥小区计），三种气体在稻季平均通量分别为4.21 mg CH₄·m^-2·h^-1、84.77μg N₂O·m^-2·h^-1和602.73 mg CO₂·m^-2·h^-1，麦季平均通量分别为0.14 mg CH₄·m^-2·h^-1、94.24μgN₂O·m^-2·h^-1和265.31 mg CO₂·m^-2·h^-1。对农田生态系统中三种温室气体的相关性分析表明，CH₄和CO₂的通量呈显著正相关；而CH₄和N₂O的通量表现出较明显的此消彼涨的关系。温室气体排放的影响因子包括温度、水分状况、土壤理化性质、植物、农田水肥管理等。CH₄和CO₂排放量与各温度之间呈显著线性正相关关系；CH₄的排放极值发生在5cm土温为30～33℃时，N₂O的排放极值发生在5cm土温为18～30℃时。稻季田面水厚度和温度与CH₄排放量呈显著线性正相关，与N₂O排放量呈显著线性负相关。稻季由于长期淹水，土壤Eh值较低，4～12 cm土层呈弱还原环境，有利于农田土壤中CH₄的产生；麦季土壤不再淹水，通气性增强，Eh值显著升高，土壤呈氧化环境。稻季植株高度与CO₂通量呈显著线性正相关关系；麦季植株高度与CO₂和N₂O通量均呈显著线性正相关关系。对施肥小区和对照小区的数据做配对t检验显示，两种施肥处理下，CH₄和CO₂通量具有显著差异，即施肥对CH₄和CO₂排放有明显的影响。上海郊区稻麦轮作农田生态系统中CH₄、N₂O和CO₂的排放总量在正常水肥管理条件下（以施肥小区计），稻季分别为1.5×10⁵ g·hm^-2、3.0×10³ g·hm^-2、2.1×10⁷ g·hm^-2，在麦季分别为7.1×10³ g·hm^-2、4.8×10³ g·hm^-2、1.3×10⁷ g·hm^-2。CH₄排放以稻季为主，麦季排放量仅占稻季的1.5～4.8％；N₂O排放为麦季大于稻季；CO₂排放，在两季的对照小区其总量差距不大，在施肥小区是稻季大于麦季。两季农田系统因施肥而造成N₂O排放损失的N仅占施肥量的0.50％和0.48％。N₂O排放对农田生态系统N循环的作用较微弱。基于对温室气体排放的影响因子的主成分分析，建立了稻季CH₄、N₂O和CO₂通量的三个半经验方程，以及麦季N₂O和CO₂通量的两个半经验方程。其拟合结果均与实测值有显著的相关关系。通过实测值与半经验模型模拟值的对比发现，半经验模型基本上体现了CH₄、N₂O和CO₂的耕作季变化趋势。